力学季刊

作者：何旭, 李明航, 李彬, 陈无凡

关键词：疲劳；本构关系；热力学；耗散；损伤

疲劳破坏是工程结构中最为常见且危害性极大的失效形式之一，传统的疲劳预测方法中损伤变量的选取往往具有较强的唯象性，缺乏物理机制的探讨，需要进一步的研究．本文从材料的能量演化特征分析出发，通过构建热力学自洽的本构方程计算出材料受到外载作用下实时的机械耗散率．根据耗散具有非负的特性，用之表征损伤的累积，通过一套不含损伤内变量的本构模型，在描述材料应力应变演化的同时量化损伤，预测寿命．以TA19钛合金为研究对象，基于四种不同孔径的片状试件(Bore Hole Plate Specimen, BHP)，在535 MPa、应力比10∶1的非对称三角波载荷下开展了系统的有限元模拟与实验对比．结果表明，本文方法不仅能够准确捕捉缺口根部的应力集中与塑性演化过程，而且其预测的疲劳寿命与实验数据高度吻合，误差控制在工程可接受的两倍分散带范围内．此外，模拟结果还揭示出机械耗散在疲劳过程中呈现单调递增的趋势，进一步验证了其作为损伤度量的合理性与稳定性，为疲劳损伤量化分析与寿命预测提供了一种新型思路与方法．

来源：2026年第1期

《力学季刊》期刊编辑部

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